Quando un prodotto semiliquido si attacca alle tubature e viene scaricato nello scarico, anche i profitti ne risentono. Desideri che ogni goccia del tuo yogurt, budino o farmaco finisca nella macchina di riempimento. Pertanto, come la maggior parte degli impianti di lavorazione, potreste utilizzare un sistema di recupero del prodotto per recuperare eventuali residui rimasti nelle tubature.

Il recupero del prodotto comunemente prevede l'utilizzo di un "sistema di pulizia con pig". Si tratta di un cilindro flessibile con un'estremità sigillata in silicone che viene spinto attraverso il tubo per espellere il prodotto rimanente dall'estremità opposta. La forza motrice di questi sistemi è in genere una risorsa inerte come l'aria compressa o l'acqua.

Recuperare un prodotto serve a poco se ciò compromette l'intero lotto. Il deterioramento può verificarsi se una guarnizione imperfetta o una crepa nell'apparecchiatura di pulizia permette l'ingresso di impurità provenienti dall'acqua di rete o dall'aria compressa, e tali impurità proliferano nell'ambiente caldo e umido. Inoltre, il lotto successivo di prodotto passerà attraverso le stesse tubature di lavorazione e verrà a contatto con qualsiasi residuo depositato al loro interno. A causa di questo rischio di contatto con gli alimenti, le migliori pratiche prevedono l'utilizzo di aria sterile o acqua sterile per questo processo di produzione alimentare.

Come vengono prodotte acqua e aria sterili?

Nell'industria alimentare e delle bevande esistono diversi metodi per generare aria o acqua sterile:

• osmosi inversa (RO),
• pastorizzazione,
• sterilizzazione con luce ultravioletta (UV),
• ozonizzazione e
• microfiltrazione (per aria compressa o acqua).

Ogni metodo presenta vantaggi e svantaggi. I sistemi a osmosi inversa (RO) hanno una membrana delicata la cui sostituzione può essere costosa, quindi sono spesso riservati all'acqua utilizzata negli ingredienti. La pastorizzazione, la sterilizzazione UV e l'ozonizzazione sono tutte efficaci, ma aggiungono una fase di processo separata. 

La microfiltrazione si sta affermando come alternativa riconosciuta per la produzione di acqua o aria sterili. Il microfiltro giusto è conforme agli standard 3-A e offre vantaggi in termini di costi, poiché l'elemento sterilizzante può essere integrato direttamente nella linea di processo. La microfiltrazione produce acqua equivalente a quella pastorizzata, adatta a diversi utilizzi, tra cui il recupero di processi e i sistemi di pulizia in loco (CIP).

Secondo gli standard di produzione farmaceutica, un filtro per aria o acqua di grado sterile deve avere una dimensione dei pori costante di 0,2 micron di diametro e intrappolare il 99,99999% di tutti gli agenti patogeni. (I batteri più piccoli misurano 0,2 micron.)

Prima di acquistare un filtro, controlla attentamente la sua scheda tecnica per la dimensione in micron di 0,2  e cerca un valore di riduzione logaritmica di 7, la ritenzione necessaria. Non tutti i produttori di filtri rispettano le linee guida del settore in questo senso.

Collabora con un fornitore come Donaldson, che rispetta i più elevati standard indipendenti per l'aria o i liquidi utilizzati a contatto con gli alimenti o come ingredienti.

Che cosa si intende per filtrazione sterile?

Per produrre aria o acqua sterile secondo gli standard farmaceutici, un filtro deve avere una dimensione dei pori costante di 0,2 micrometri e rimuovere il 99,99999% di tutte le particelle in tale intervallo di dimensioni.

Nella scheda tecnica del filtro, questa prestazione è rappresentata come un "filtro con classificazione assoluta di 0,2 micron e un valore di riduzione logaritmica (LRV) >7".

Al contrario, i filtri con classificazione nominale hanno una distribuzione dei pori approssimativa di  2}  e non sono adatti alla produzione di utilità sterile. I filtri nominali sono generalmente accettabili per applicazioni non sterili, come il pre-filtraggio dell'acqua di alimentazione delle caldaie a vapore.

Si raccomanda l'utilizzo di un prefiltro nominale (a sinistra) sull'acqua o sull'aria compressa prima che questa attraversi la membrana microfiltrante sterile (a destra).

Progettazione e manutenzione ottimali della microfiltrazione sterile

Donaldson ha recentemente collaborato con un'azienda leader nel settore dello yogurt, che ha convertito tutti i suoi sistemi di recupero del prodotto negli stabilimenti di tutto il mondo alla microfiltrazione a cartuccia.

Ecco alcune pratiche importanti da osservare se si desidera utilizzare la microfiltrazione per scopi simili di recupero del prodotto:

Proteggi i microfiltri con la pre-filtrazione

L'intrappolamento di particelle solide può usurare prematuramente il microfiltro, che è progettato principalmente per trattenere i microbi. Poiché questo elemento è costoso, è necessario proteggerlo con una serie di pre-filtri progettati per filtrare ogni tipo di sedimento.

Il numero di pre-filtri necessari per l'aria o l'acqua dipende dalla qualità della fonte. Ogni rete idrica comunale è diversa e le esigenze di filtrazione possono variare stagionalmente in base all'innalzamento e all'abbassamento della falda freatica. In generale, però, è consigliabile iniziare la filtrazione dell'acqua di rete con un prefiltro da 100 o 50 micron, per poi passare gradualmente a filtri più fini con incrementi di 10 micron. Si consiglia di utilizzare un prefiltro da 1 micron immediatamente prima che l'acqua o l'aria raggiungano il microfiltro finale.

In un sistema ad aria compressa, i potenziali contaminanti includono anche olio e acqua di condensa, oltre a sedimenti e microrganismi. Proprio come si farebbe con una conduttura idrica, si utilizza un sistema di filtraggio a più stadi per produrre aria pulita e asciutta. Condiziona l'aria con prefiltri a basso costo e raffinala progressivamente con filtri a maglia più fine. In prossimità del punto di utilizzo dell'aria, il microfiltro finale dovrebbe essere specificamente progettato per filtrare i batteri con un'elevata efficienza.

È possibile utilizzare un numero inferiore di elementi, ma il microfiltro finale sarà maggiormente soggetto a intasamento o usura precoce. Una sequenza di filtri progettata in modo ottimale contribuisce a prolungare la durata dei filtri e, in definitiva, a ridurre i costi totali.

Pianificare la posizione del filtro in base al rischio

Se il vostro impianto ha più punti di utilizzo per aria o acqua sterile, installate i prefiltri sulle linee di servizio principali e i microfiltri finali sulle linee di derivazione, il più vicino possibile al punto di utilizzo. La posizione esatta dipenderà dallo spazio disponibile nel vostro impianto.

Nella migliore delle ipotesi, un processo ha un ingombro ridotto perché distanze più brevi delle tubazioni diminuiscono il rischio di contaminazione. Se tra l'ultimo pre-filtro e il filtro finale sono presenti 300 metri di tubo in fibra di carbonio, ciò rappresenta 300 metri di potenziali depositi di carbonio, ruggine, incrostazioni e detriti che potrebbero raggiungere il costoso filtro finale. In tal caso, è consigliabile prevedere dei prefiltri aggiuntivi per tubazioni più lunghe. Esegui un'analisi dei rischi per ciascuna delle tue sedi e progetta il tuo sistema in modo da minimizzare i rischi.

Massimizza la durata del filtro con una tecnologia di qualità.

Il costo di un sistema di filtrazione è determinato in gran parte dalla durata degli elementi filtranti. I prefiltri scadono quando si intasano. Per rilevare un'ostruzione, posizionare dei manometri a monte e a valle del filtro e sostituire il filtro al raggiungimento di un calo di pressione predeterminato.

Il microfiltro è diverso. Se hai protetto il filtro con un sistema di pre-filtraggio come raccomandato, non dovresti aver bisogno di sostituire il microfiltro a causa di intasamenti. Ma è necessario eliminare periodicamente i batteri che si accumulano sulla membrana. Questo viene generalmente fatto tramite sterilizzazione a vapore. Lo stress termico sul filtro limita il numero di cicli di sterilizzazione che può sopportare. Sostituire l'elemento riscaldante al raggiungimento del numero massimo di cicli raccomandato dal produttore.

È evidente che l'utilizzo di elementi in grado di sopportare il maggior numero di cicli di vapore, un ambito in cui i filtri Donaldson eccellono, offre un vantaggio in termini di costi. I microfiltri per liquidi Donaldson LifeTec®, con membrane in PTFE, dispongono del 20% in più di materiale filtrante per supportare portate elevate. Le loro rigide gabbie di supporto resistono alle alte temperature. Per l'aria compressa sono disponibili i filtri aria Donaldson P-SRF V.

I test di Donaldson dimostrano che resistono fino a 160 cicli di sterilizzazione, contro i 100-150 del filtro comparabile più vicino, con un valore di riduzione logaritmica di 9 a 0,2 micron. Questi recenti progressi tecnologici contribuiscono a ridurre ulteriormente i tempi di inattività della produzione e i costi di manutenzione. Sebbene i filtri di alta qualità possano costare di più inizialmente, il loro costo totale di proprietà si riduce notevolmente ogni giorno in cui vengono utilizzati.

Collabora con un partner specializzato in filtrazione

Quando Donaldson ha aiutato il produttore di yogurt a installare un sistema di microfiltrazione a cartuccia sulla sua linea di produzione, la collaborazione è stata sin dall'inizio alla fine. Donaldson ha effettuato analisi di laboratorio sulla qualità dell'acqua, ha testato diverse granulometrie per determinare il giusto equilibrio di protezione del prefiltro e ha fornito la sua competenza sui prodotti in merito alla corretta sterilizzazione a vapore per contribuire a prolungare la durata dei microfiltri.

La microfiltrazione è un metodo efficace, conforme alla normativa 3-A, per la produzione di acqua equivalente a quella pastorizzata e di aria compressa pulita e asciutta. Poiché le vostre linee di produzione sono sottoposte a forti sollecitazioni, collaborate con un'azienda specializzata in filtrazione per ottenere le migliori prestazioni e il massimo valore dal vostro sistema di filtrazione sterile. Possono aiutarvi a comprendere i rischi del vostro impianto e a progettare le posizioni e la sequenza di filtrazione più adatte. Possono inoltre fornire prodotti e tecnologie che contribuiscono a mantenere operativi i sistemi di recupero dei prodotti a un costo complessivo inferiore.

Per metterti in contatto con uno specialista di Donaldson Process Filtration,  contattaci  oggi.

Connor Rojina è un ingegnere applicativo presso la divisione di filtrazione di processo della Donaldson Company. È un membro attivo della 3-A Sanitary Standards, Inc. e del Compressed Air and Gas Institute. Possiede una vasta esperienza in tecnologie, applicazioni e normative relative alla filtrazione dei liquidi, al vapore per uso alimentare e alla produzione di aria sterile nell'industria alimentare e delle bevande.